專利名稱：一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化加熱爐爐膛壓力控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化加熱爐爐膛壓力控制方法。
背景技術(shù)：
焦化加熱爐是煉油化工生產(chǎn)部門(mén)的重要設(shè)備，其要求是為渣油等重要原料加熱， 以滿足后續(xù)工序的操作工況和產(chǎn)品質(zhì)量。為此，生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)主要工藝參數(shù)必須嚴(yán)格控制。然而焦化加熱爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的被控對(duì)象，輸入量與輸出量之間相互關(guān)聯(lián)。對(duì)于焦化加熱爐爐膛壓力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)原料負(fù)荷發(fā)生變化引起原料壓力和原料溫度變化的同時(shí)，也引起爐膛壓力發(fā)生變化；煙道擋板開(kāi)度量的變化直接影響爐膛壓力的變化；進(jìn)風(fēng)量的變化會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛內(nèi)空氣量發(fā)生變化，進(jìn)一步導(dǎo)致?tīng)t膛壓力等的變化。這些不利因素導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制手段精度不高，又進(jìn)一步導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)控制參數(shù)不穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率低，加熱爐效率低下。目前實(shí)際工業(yè)中焦化加熱爐的爐膛壓力控制基本上采用傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的控制手段，甚至必要時(shí)候手動(dòng)操作，控制參數(shù)僅僅依賴技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)，使生產(chǎn)成本增加，控制效果很不理想。 我國(guó)焦化加熱爐控制與優(yōu)化技術(shù)比較落后，能耗居高不下，控制性能差，自動(dòng)化程度低，很難適應(yīng)節(jié)能減排以及間接環(huán)境保護(hù)的需求，這其中直接的影響因素之一便是焦化加熱爐系統(tǒng)的控制方案問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是針對(duì)現(xiàn)有的焦化加熱爐爐膛壓力系統(tǒng)控制技術(shù)的不足之處，提供一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化加熱爐爐膛壓力控制方法。誤差容忍限機(jī)制下的焦化加熱爐爐膛壓力控制方法的步驟如下(1)采用響應(yīng)曲線法設(shè)計(jì)爐膛壓力過(guò)程模型的比例積分控制器，具體步驟是a.將過(guò)程的比例積分控制器停留在手動(dòng)操作狀態(tài)，操作撥盤(pán)使其輸出有個(gè)階躍變化，由記錄儀表記錄實(shí)際過(guò)程的輸出值，將實(shí)際過(guò)程輸出值yjk)的響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成無(wú)量綱形式K(幻，具體是:細(xì)=溯/八(00)其中，yj -)是比例積分控制器的輸出有階躍變化時(shí)的實(shí)際過(guò)程輸出yjk)的穩(wěn)態(tài)值；b.選取滿足乂認(rèn))=0.39,乂O2) = O.63的兩個(gè)時(shí)間計(jì)算點(diǎn)Ic1和1 ，依據(jù)下式計(jì)算
比例積分控制器所需要的增益K、時(shí)間常數(shù)T、時(shí)滯參數(shù)τ K = yL( °o )/qT = 2 (krk2)τ = 2krk2其中，q為過(guò)程的比例積分控制器輸出的階躍變化幅度；c.計(jì)算過(guò)程的比例積分控制器的參數(shù)，具體是Kc = 1. 2T/K τ
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Ti = 2 τ其中K。為比例積分控制器的比例參數(shù)，Ti為比例積分控制器的積分參數(shù)；(2)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)函數(shù)比例積分控制器，具體步驟是d.將過(guò)程的比例積分控制器停留在自動(dòng)操作狀態(tài)，操作撥盤(pán)使其輸入有階躍變化，由記錄儀表記錄實(shí)時(shí)過(guò)程的輸出，將過(guò)程輸出值y(k)的響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成無(wú)量綱形式 y*(k)，具體是:y*(k) =y(k)/y(-)其中，y(-)是過(guò)程的比例積分控制器的輸入有階躍變化時(shí)的過(guò)程輸出y(k)的穩(wěn)態(tài)值；e.選取滿足y (k3) = 0. 39, y (k4) = 0. 63的另兩個(gè)時(shí)間計(jì)算點(diǎn)k3和k4，依據(jù)下式計(jì)算預(yù)測(cè)函數(shù)比例積分控制器所需要的增益K1、時(shí)間常數(shù)T1、時(shí)滯參數(shù)τ工K1 = y ( °o ) /qiT1 = 2 (k3-k4)τ i = 2k3-k4其中，qi為過(guò)程的比例積分控制器輸入的階躍變化幅度；f.將步驟e得到的參數(shù)轉(zhuǎn)化為拉普拉斯形式的局部受控傳遞函數(shù)模型
權(quán)利要求
1. 一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化加熱爐爐膛壓力控制方法，其特征在于它的步驟如下(1)采用響應(yīng)曲線法設(shè)計(jì)爐膛壓力過(guò)程模型的比例積分控制器，具體步驟是a.將過(guò)程的比例積分控制器停留在手動(dòng)操作狀態(tài)，操作撥盤(pán)使其輸出有個(gè)階躍變化， 由記錄儀表記錄實(shí)際過(guò)程的輸出值，將實(shí)際過(guò)程輸出值yjk)的響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成無(wú)量綱形式乂 (幻，具體是乂 (幻= (幻/凡(》)其中，-)是比例積分控制器的輸出有階躍變化時(shí)的實(shí)際過(guò)程輸出yjk)的穩(wěn)態(tài)值；b.選取滿足Λ伏)=0.39,X(A2)= O.63的兩個(gè)時(shí)間計(jì)算點(diǎn)Ic1和1 ，依據(jù)下式計(jì)算比例積分控制器所需要的增益K、時(shí)間常數(shù)T、時(shí)滯參數(shù)τ K = yL ( 00 ) /q T = 2 (krk2) τ = 2krk2其中，q為過(guò)程的比例積分控制器輸出的階躍變化幅度；c.計(jì)算過(guò)程的比例積分控制器的參數(shù)，具體是 Kc = 1. 2T/K τTi = 2 τ其中K。為比例積分控制器的比例參數(shù)，Ti為比例積分控制器的積分參數(shù)；(2)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)函數(shù)比例積分控制器，具體步驟是d.將過(guò)程的比例積分控制器停留在自動(dòng)操作狀態(tài)，操作撥盤(pán)使其輸入有階躍變化，由記錄儀表記錄實(shí)時(shí)過(guò)程的輸出，將過(guò)程輸出值y (k)的響應(yīng)曲線轉(zhuǎn)換成無(wú)量綱形式f (k)，具體是:y*(k) =y(k)/y(-)其中，y(-)是過(guò)程的比例積分控制器的輸入有階躍變化時(shí)的過(guò)程輸出y(k)的穩(wěn)態(tài)值；e.選取滿足y(k3)= 0. 39,y(k4) = 0. 63的另兩個(gè)時(shí)間計(jì)算點(diǎn)k3和k4，依據(jù)下式計(jì)算預(yù)測(cè)函數(shù)比例積分控制器所需要的增益K1、時(shí)間常數(shù)T1、時(shí)滯參數(shù)T1 K1 = y ( 00 ) Zq1 T1 = 2 (k3-k4)τ ！ = 2k3-k4其中，Q1為過(guò)程的比例積分控制器輸入的階躍變化幅度；f.將步驟e得到的參數(shù)轉(zhuǎn)化為拉普拉斯形式的局部受控傳遞函數(shù)模型ym(s) _ 1 c-v免 O) TmS + l其中，S為拉普拉斯變換算子，Ym為局部受控傳遞函數(shù)模型的時(shí)間常數(shù)，、為局部受控傳遞函數(shù)模型的時(shí)滯，Yffl (S)表示當(dāng)前時(shí)刻過(guò)程模型的輸出值的拉普拉斯變換，Q1(S)表示過(guò)程模型的比例積分控制器輸入的拉普拉斯變換；Tm為局部受控傳遞函數(shù)模型的時(shí)間常數(shù)、Tm為局部受控傳遞函數(shù)模型的時(shí)滯 Tm = T1g.依據(jù)步驟f計(jì)算出的模型參數(shù)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)函數(shù)比例積分控制器，具體步驟是①對(duì)該對(duì)象在采樣時(shí)間Ts下加一個(gè)零階保持器離散化，得到離散模型為 ym (k+1) = amym (k) + (1 _am) u (k_L)其中ym(k+l)，ym(k)分別是k+1，k時(shí)刻離散模型的輸出，u (k-L)是k-L時(shí)刻離散模型的輸入，為相應(yīng)的離散模型的參數(shù)，= V-7y7^a為相應(yīng)的離散模型的時(shí)滯，L= τω/Ts;②選取預(yù)測(cè)函數(shù)比例積分控制器的參考軌跡yJk+H)，由下式來(lái)表示 yr(k+H) = c(k+H)-AH[c(k)-y(k)]c (k+H)，c (k)分別為k+H，k時(shí)刻的參考軌跡，λ η為參考軌跡的參數(shù)，H為預(yù)測(cè)函數(shù)控制器的預(yù)測(cè)時(shí)間參數(shù)；③設(shè)定誤差容許限β，求取控制誤差E并依據(jù)步驟②得到的預(yù)測(cè)函數(shù)比例積分控制器參考軌跡求取控制量u (k)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種誤差容忍限機(jī)制下的焦化加熱爐爐膛壓力控制方法。本發(fā)明方法首先基于焦化加熱爐爐膛壓力實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)建立過(guò)程模型，挖掘出基本的過(guò)程特性；然后基于該過(guò)程模型建立比例積分控制回路；最后通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)函數(shù)控制器的參數(shù)，將比例積分控制與焦化加熱爐爐膛壓力對(duì)象整體實(shí)施預(yù)測(cè)函數(shù)控制。本發(fā)明方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制的不足，并有效地方便了控制器的設(shè)計(jì)，保證控制性能的提升，同時(shí)滿足給定的生產(chǎn)性能指標(biāo)。本發(fā)明提出的控制技術(shù)可以有效減少理想爐膛壓力工藝參數(shù)與實(shí)際爐膛壓力工藝參數(shù)之間的誤差，進(jìn)一步彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制器的不足，同時(shí)保證控制裝置操作在最佳狀態(tài)，使生產(chǎn)過(guò)程的爐膛壓力工藝參數(shù)達(dá)到嚴(yán)格控制。
文檔編號(hào)C10G9/00GK102419551SQ201110373209
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者張建明, 張日東 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)